用于预测降档并且控制自动变速器的方法

摘要

本发明涉及一种用于在配备有具有换挡法则的自动变速器的车辆上预测爬坡时的降档的方法，所述换挡法则基于预先确立的降档曲线来强制换低档，其特征在于，当能够在当前档位(R)上在最大扭矩达到的加速度a

说明书

技术领域

本发明涉及根据预先确立的减速曲线来控制车辆的自动变速器，特别 是控制爬坡时的减速，所述车辆配备有自动变速器，该自动变速器拥有换 挡法则，该换挡法则已经使其降档。

背景技术

当配备有自动变速器的车辆爬坡时，变速器适配其操作从而为驾驶员 预留更大的扭矩。传统上，变速器估计斜率百分数，并且应用适合该斜率 的换挡法则：当爬坡时以较高的速度执行换挡。

然而，适合各种不同道路状况的换挡法则的精细调整在操作上是相当 复杂的。

为此，公开文本FR2842579提出了用于在爬坡时适配自动变速器操 作的另一种方法。这种方法是基于对车辆在升档后可能达到的加速度的估 计的。这种估计使得有可能在变速器中应用的换挡法则要求升档的情况下 判定是否执行升档。

根据该公开文本，可以在换挡后达到的加速度是根据当前加速度、当 前发动机扭矩以及在换挡之前和之后所提供的扭矩差来计算的。仅当换挡 后可能达到的加速度大于阈值时才允许升档，所述阈值称为舒适阈值。

该方法的两个主要缺点一方面是估计升档后能达到的加速度是不利 的，另一方面是只有升档才适配于斜率这一事实。在实践中，降档或者基 于换挡法则或者基于抬脚时的减速标准，而这是难于实施的。

发明内容

本发明旨在以一种用于预测换挡的方法来改进对加速度的估计。

它特别地提出了一种用于将降档自动适配于斜率的方法，其避免了对 适合于爬坡的完美法则的需求。

为此，它规定当能在当前传动比以最大扭矩达到的加速度小于维持车 辆速度所需要的加速度阈值时，与换挡法则所确立的传动比定值无关地强 制变速器降档。

优选地，通过计算与通过压下踏板而请求推进时的当前传动比上能达 到的最大发动机扭矩相对应的车轮扭矩和与当前发动机扭矩相对应的施加 于车轮上的扭矩之间的差值，来估计可以达到的加速度。

本发明还提出一种用于控制自动变速器的传动比更改的方法，该自动 变速器拥有换挡法则，该换挡法则根据预先确立的换挡法则而强加一传动 比定值，其中通过同时应用变速器的换挡法则并且应用预测来触发降档。

附图说明

参考附图，通过阅读下面对非限制性实施例的描述，将更好地理解本 发明，其中：

-图1示出了换挡法则的示例性降档曲线；

-图2示意性地示出了增压发动机的响应时间；

-图3是一种用于控制自动变速器的换挡的算法；和

-图4示意性地示出了在爬坡时请求推进的情况下的增压发动机的扭 矩响应。

具体实施方式

在图1中作为例子而显示的平面N、α(N是以每分钟转数为单位的发 动机转速并且α是用百分数表示的踏板下压角度)中的降档曲线可以分成 两个部分，即称为“法则脚”的垂直底部和称为“法则核心”的曲线顶部。这 个曲线的相交导致降档。这可以以两种方式执行。在驾驶员抬脚减速之后， 曲线在其底部相交。当压下加速器踏板时，也就是说驾驶员请求推进时， 曲线在其顶部相交。

“法则核心”通常被定位于不会到达最大扭矩。在实践中，当驾驶员压 下踏板以请求加速时，发动机在可能降档之前到达其最大扭矩以增加可用 功率。

因此，当车辆随着抬脚而减速并且速度接近降档速度时，如果驾驶员 加速，则他通常在与法则核心相交之前达到这个速度上可用的最大发动机 扭矩。如果他继续压低踏板则触发降档。

然而，如果驾驶员简单地压下踏板至达到最大扭矩的位置，则必须确 保这个扭矩足以使其至少保持车辆的速度。

降档“法则脚”因而在理论上被定位于足够高的速度以确保以该速度可 达到的最大发动机扭矩上的加速度足以使得在车辆正攀登的斜坡上具有正 的加速度。

在从公开文本FR2842579中获知的方法中。只有升档换挡适配于斜 率，而降档或者是基于换挡法则或者是基于抬脚减速标准。然而，这个标 准相比换挡法则而言较不容易达到完美并且无法构造可靠的斜率适配。

所提出的用于预测降档的方法使之能够通过计算可在所遇到的斜坡上 以当前速度的最大扭矩所达到的加速度而自动观测这个标准。

根据这个方法，当能够以当前传动比(R)上的最大扭矩a_est(C_{m_max}) 而达到的加速度小于保持车速所需要的加速度阈值时，与由换挡法则所确 立的传动比定值无关地强制变速器降档(R-1)。

这需要计算能以当前最大扭矩、速度和斜率而达到的加速度(能在请 求推进时达到的加速度)并且当这个加速度过小时使用一种算法来强制降 档。

所提出的用于预测降档的方法因而能够纳入用于控制自动变速器的整 体方法中，其中降档或者通过应用变速器换挡法则或者通过预测而被触发。

能在请求推进时以当前斜率和发动机速度而达到的加速度的计算，可 以通过计算与能够在压下踏板而请求推进时以当前传动比达到的最大发动 机扭矩C_r(C_{m_max})相对应的车轮扭矩和与当前发动机扭矩C_r(C_m)相对应的 施加于车轮上的扭矩之间的差值来被估计。

在这种情况下，该计算可以利用以下关系式来实现：

$a_{\mathrm{est}}\left(C_{m\_\max }\right)=a_{\mathrm{mes}}+\frac{1}{M}\frac{C_r\left(C_{m\_\max }\right)-C_r\left(C_m\right)}{r},$其中：

-a_est(C_{m_max})是能以最大发动机扭矩达到的加速度，

-a_mes是通过对车速求导数而获得的所测量的加速度，其还由例如ABS 计算机经由多路复用网络而提供给变速箱控制计算机，

-M是车辆的重量，其例如通过如FR2737761公开文本中所描述的 重量估计方法来被估计，

-C_r(C_{m_max})是与最大发动机扭矩相对应的车轮扭矩，

-C_r(C_m)是与当前发动机扭矩相对应的车轮扭矩，和

-r是轮胎半径，其是能被校准的常数。

与当前发动机扭矩相对应的车轮扭矩能够通过以下关系式获得：

C_r(C_m)＝C_m×K(R)，其中：

-C_m是发动机扭矩，该扭矩由发动机控制计算机来估计并且经由多路 复用网络被发送到变速箱控制计算机，和

-K(R)是传动比R上的变速器减速比，其是通过包含于自动变速器的 管理计算机中的绘图而给出的。

然而，车轮最大扭矩C_r(C_{m_max})不等于最大发动机扭矩C_{m_max}(N_m)。它 们按照以下关系式通过校正因子而关联：

C_r(C_{m_max})＝F_corr×C_{m_max}(N_m)×K(R)，其中，

N_m是发动机速度，C_{m_max}(N_m)是借助于包含于自动变速器控制计算机中的 绘图基于发动机速度而计算的理论最大发动机扭矩，并且K(R)是校正所需 要的系数，并且K(R)是减速比。

校正因子F_corr是要应用于理论最大发动机扭矩的校正因子，其等于实 际发动机扭矩除以理论发动机扭矩。这个理论发动机扭矩是由变速器控制 计算机借助于基于发动机速度的绘图和踏板角度来估计的。

F_corr可以基于C_m发动机扭矩和由发动机应用的扭矩定值C_{m_consigne}而 被估计，该扭矩C_m是由发动机控制计算机估计的并且经由多路复用网络 被发送到变速箱控制计算机。

扭矩定值C_{m_consigne}是从发动机控制计算机内部的一种考虑了踏板角 度和发动机速度的算法中导出的并且能够经由车辆的多路复用网络而被发 送到变速箱控制器。

然而，在发动机计算机侧，用于计算定值扭矩的算法比简单的绘图更 为复杂。此外，对变速器控制计算机中的扭矩绘图的精细调整可能与对发 动机控制计算机中的算法的精细调整是不同的，特别是当发动机处于调整 阶段中时。因此，由变速器计算的理论发动机扭矩通常与发动机实际应用 的定值扭矩十分不同。

在缺乏任何特定设置的情况下，校正因子(其规则是获知所有性能损 耗因子，这导致实际发动机扭矩小于理论扭矩：海拔高度、阻塞的微粒过 滤器，等等)因而是伪造的。

在增压发动机的特定情形中，处于低速中的主要扭矩损耗因子是较长 的增压响应时间。这产生如下效应。图2显示，当驾驶员完全压下加速器 踏板(压下角度α)时，发动机扭矩C_m最初在大气范围PA内时增加的非 常快，然后当它达到增压范围PS时大大减慢。

为了克服响应于驾驶员的推进请求的涡轮增压器的延时，本发明提出 保持比值的时间平均值。

校正因子F_corr因而是：

$F_{\mathrm{corr}}=\mathrm{moyenne}\_\mathrm{temporelle}\left[\frac{C_m}{C_{m\_\mathrm{consigne}}}\right].$

这个时间平均值优选地利用较长的可调整的时间常数，通过传统的一 阶滤波来获得。

如果y(T)是低通滤波器在时刻Tt的输出，y(T-1)是低通滤波器在时刻 T-1的输出，也就是说在前一个计算步骤中，并且x(T)是低通滤波器在时 刻T的输入，这些变量是通过时间关系式来关联的：

y(T)＝K＊x(T)+(1-K)＊y(T-1)，其中K表示滤波器增益。

这个增益通过关系式K＝1-exp(-SampleTime/Tau)而关联于分隔时刻 T和T-1的时间滤波器的计算周期“SampleTime”以及低通滤波器的时间常 数Tau。

然而，仅当发动机应用的定值扭矩大于固定阈值时才激活对时间平均 值的计算，所述阈值代表发动机的大气范围限制。

所提出的对降档的预测因而可以按照图3的原理来实现。首先，将可 在最大扭矩达到的加速度与保持速度所需要的加速度阈值(约为0m/s²， 可校准常数)相比较。如果加速度小于这个阈值，则请求降档。实际上， 在时刻t的变速器传动比定值将等于前一时刻减1的传动比定值。

同时，估计换挡法则的输出处的定值传动比。如果换挡法则输出处的 定值是降档请求，则执行降档。

如果没有通过法则或通过对可在最大扭矩达到的加速度的评估来请求 降档，则换挡法则的输出处的传动比定值再次被估计，从而察看是否请求 升档，在这种情况下，通过增加最终的传动比定值来发送换挡请求。

最后，如果没有请求升档，则最终的传动比定值保持不变。

也可以根据斜率不仅仅监控降档还监控升档。如上文所述，斜率(当 计算重量M时被考虑在内)被用来计算在高一级档位上所估计的加速度 a_est(R+1)。本发明规定通过以下关系式以类似于可在低一级档位上达到的 加速度的方式在高一级档位上计算加速度：

$a_{\mathrm{est}}(R+1)=a_{\mathrm{mes}}+\frac{1}{M}\frac{C_r(R+1)-C_r\left(R\right)}{r},$其中：

a_ms是通过对由例如ABS计算机提供的车速求导所获得的加速度，M 是车辆重量，Cr(R+1)是较高档位上的车轮扭矩，Cr(R)是当前传动比上的 车轮扭矩，并且r是轮胎半径。

如上文所述，当前传动比上的车轮扭矩是通过以下关系式获得的： C_r(R)＝C_m×K(R)，其中C_m是由发动机控制计算机所估算的发动机扭矩， 并且K(R)是由自动变速控制计算机中包含的绘图所给出的传动比R上的变 速器的减速比。

较高档位上的车轮扭矩因而可以通过以下关系式来估计：

$C_r(R+1)=\left[\frac{C_m}{C_{m\_\mathrm{calcule}}[N_m,\mathrm{AP}]}\right]\times C_{m\_\mathrm{calcule}}[N_m(R+1),\mathrm{AP}]\times K(R+1).$

在这个表达式中，C_{m_calcule}是借助于绘图基于发动机速度和加速器踏 板角度而计算的理论发动机扭矩，N_m是发动机速度，是加速器踏板角度。 最后，发动机在换到高一级档位后将达到的速度N_m(R+1)可以通过关系式 $N_m(R+1)=\frac{K(R+1)}{K\left(R\right)}\times N_m$来估计。

这些计算被用来实施以下策略。当在较高档位可达到的加速度小于第 一可校准阈值并且斜率大于第二可校准阈值时，禁止升档。如果在较高档 位上可达到的加速度变成大于比第一加速度阈值更大的阈值并且斜率变成 小于比第一斜率阈值更小的阈值，则升档又变成可允许的。

图3的计算作为用于控制具有换挡法则的自动变速器的换挡的完整策 略因而是适用的，所述换挡法则按照预先确立的换挡法则来强制传动比定 值(R)。根据这个方法，通过应用变速器换挡法则并且通过预测，来触 发降档。

因此，借助于本发明，在高一级档位上执行的降档以及升档，可以通 过根据所提议的安排进行预测来被触发。

本发明提供了许多优点。在这些优点之中，应当指出，为了触发或不 触发所预测的换挡而考虑的加速度总是通过计算当前发动机扭矩与可达到 的扭矩之差来被确定的。然而，可达到的扭矩不再是在预测的换挡之后所 达到的扭矩，而是在请求推进之后在当前档位上所达到的扭矩。

此外，可达到的加速度针对升档预测和降档预测二者考虑了道路的斜 率。因此，本发明提出的预测方法使之能够将对降档和升档的预测自动适 配于道路的斜率。

当计算校正因子F_corr时用计算机的定值扭矩C_{m_consigne}代替所计算的 发动机扭矩C_{m_calcule}也是十分有利的。实际上，由此确保了校正因子是基 于发动机控制计算机所应用的定值的准确值的。

最后，应当注意本发明所介绍的计算校正因子F_corr的特定安排，其目 前是根据瞬时扭矩损耗比的时间平均值而导出的。实际上，仅当发动机所 应用的定值扭矩大于其大气范围限制时才激活这个平均值的计算，从而获 得最终的校正因子。这个改进的目的是获得对实际扭矩/理论扭矩之比的更 准确的估计，该比值是在请求推进时观测的。

如上文所指出的，当松开踏板时观测到的瞬时实际扭矩/理论扭矩之比 并不代表当驾驶员踩下踏板以推进车辆时观测到的比值。这能够导致对请 求推进时可达到的加速度的较大程度上的过高估计。

估计请求推进后的扭矩损耗比的一种更好的方式因而是计算在之前的 推进请求时观测到的比值的时间平均值。一阶滤波是计算这个时间平均值 的最有效的方式。

最后，仅当发动机所应用的定制扭矩大于代表大气范围限制的固定阈 值时，才激活对平均值的计算。因此，平均校正因子仅当驾驶员请求推进 时才被计算并且只考虑了其中涉及涡轮响应时间的情形。

图4示出了这个第三改进：可以看出，相比抬脚时的瞬时校正因子而 言，从之前的推进请求中导出的平均校正因子是对请求推进时观测到的扭 矩损耗比的更好的估计。最后，降低了对请求推进时可达到的加速度的过 高估计。